BÀI TẬP LỚN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY ĐỀ SỐ 9 UTC2

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

LỜI MỞ ĐẦU

Động lực học máy là môn học được biên soạn dùng cho các lớp chuyên ngành Cơ điện tử của Trường đại học giao thông vận tải Phân hiệu TPHCM. Nội dung bao gồm các kiến thức về cân bằng máy, cách giải bài toán động lực học cho cơ cấu một bậc tự do và hai bậc tự do, bài toán động lực học cho robot,… Môn học này rất cần thiết cho sinh viên bởi những kiến thức và ứng dụng mà nó đem lại trong cuộc sống. Một phần của mơn học là bài tập lớn với phương pháp giải là phương pháp giải bài toán động lực học cho cơ cấu cam, bài toán dao động cho hệ thống truyền động chịu xoắn. Với sự phân công của Thầy Nguyễn Văn Dũng, em được tiếp xúc và tiến hành giải đề 09 bằng những phương pháp được học cùng với sự trợ giúp của phần mềm Matlab Simulink. Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp em hoàn thành bài tập lớn Động Lực Học Máy, em mong thầy thơng cảm những thiếu xót trong bài tập lớn của em.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Dũng đã giúp em hoàn thiện được bài tập lớn này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

MỤC LỤC

ĐỀ SỐ: 09 ... 1

CHƯƠNG I XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN ... 2

1.1 Tách các vật m<small>1</small>, m<small>2</small>, m<small>3:</small>... 2

1.2 Viết phương trình vi phân của hệ: ... 2

1.3 Viết phương trình vi phân dưới dạng ma trận: ... 3

1.4 Tần số dao động riêng của hệ: ... 4

1.5 Code Matlab để giải tần số dao động riêng của hệ: ...5

CHƯƠNG II MÔ PHỎNG HỆ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK .. 7

2.1 Code Matlab các thơng số đầu vào ...7

2.2 Mơ hình Simulink của hệ ...7

2.3 Kết quả sau khi mô phỏng ... 10

2.4 Nhận xét ...12

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 13

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

ĐỀ SỐ: 09

- Yêu cầu của đề bài:

Từ sơ đồ động lực học (mơ hình trên hình vẽ), xây dựng phương trình vi phân và xác định các thông số động lực học của hệ thống (đồ thị của chuyển vị, gia tốc, vận tốc

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<small>SVTH: MAI HỒNG TRUNG2</small>

CHƯƠNG I XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN

1.1 Tách các vật m<small>1</small>, m<small>2</small>, m<small>3:</small>

1.2 Viết phương trình vi phân của hệ:

- Chọn 𝒒<small>𝟏</small>, 𝒒<small>𝟐</small>, 𝒒<small>𝟑</small>là tọa độ suy rộng của hệ

- Đạo hàm tọa độ suy rộng => vận tốc𝒒̇_𝒊và gia tốc𝒒̈_𝒊

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<small>SVTH: MAI HỒNG TRUNG4</small>

- Thay các thơng số đề cho vào ma trận:

1.4 Tần số dao động riêng của hệ:

- Từ quan điểm thực tế có thể xác định được tần số dao động riêng của hệ khi bỏ qua dao động tắt dần và lực kích thích bên ngồi. Chúng ta sử dụng quan hệ  là tần số dao động riêng của hệ.

- Từ phương trình vi phân trên, ta có :

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<small>SVTH: MAI HỒNG TRUNG6</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

CHƯƠNG II MÔ PHỎNG HỆ BẰNG PHẦN MỀM MATLAB

2.2 Mơ hình Simulink của hệ

- Dựa vào dữ liệu 𝒒̈_𝟏<small>,</small>𝒒̈_𝟐<small>,</small>𝒒̈_𝟑 ta thành lập mơ hình Simulink .

- Từ PTVP của hệ ta tìm được trên mục 1.2. - Ta có mơ hình Simulink như sau:

+ Cách 1: Xây dựng mơ hình Simulink dựa trên phân tích từng vật theo PTVP của từng𝒒̈_𝟏<small>,</small>𝒒̈_𝟐<small>,</small>𝒒̈_𝟑

𝑞̈₁ = ^−𝐾¹^𝑞^̇¹^{+ 𝐾}¹^𝑞^̇²^{− (𝑆}¹^{+ 𝑆}²^)𝑞¹ ^{+ 𝑆}²^𝑞² ^{+ 𝑚}¹^𝑔 𝑚₁

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<small>SVTH: MAI HOÀNG TRUNG8</small>

𝑞̈₂ ⁼^𝐾¹^𝑞^̇¹ ^{− 𝐾}¹^𝑞^̇² ^{+ 𝑆}²^𝑞¹ ^{− (𝑆 + 𝑆}_𝑚 ²^)𝑞² ^{− 𝑆}³^𝑞² ^{+ 𝑆}³^𝑞³ ^{+ 𝑚}²^𝑔

𝑞̈₃ =^{𝐹(𝑡) + 𝑚}³^{𝑔 + 𝑆}³^𝑞²^{− 𝑆}³^𝑞³ 𝑚₃

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

+ Cách 2: Xây dựng mơ hình Matlab Simulink bằng cách liên kết các khối của 3 vật thành 1 hệ tổng ( mơ hình dựa trên PTVP mục 1.2 của hệ )

* Phương trình vi phân của hệ:

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<small>SVTH: MAI HỒNG TRUNG10</small>

* Mơ hình tổng của hệ:

2.3 Kết quả sau khi mô phỏng - Vật m1:

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Vật m2:

- Vật m3:

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<small>SVTH: MAI HỒNG TRUNG12</small>

2.4 Nhận xét

- Nhìn vào sơ đồ động lực học và biểu đồ Simulink ta có: + Chuyển vị:

 Vật m1 có khối lượng 300kg và được treo trên lị xo S1 có độ cứng 7300N/m và chịu lực kéo xuống của trọng lực P1 và khối lượng vật m2 và m3 cho nên chuyển vị theo phương q1 của vật m1 với khoảng cách kéo từ vị trí 0 đến 1.  Vật m2 có khối lượng 650kg được treo trên lị xo S có độ cứng 10000 N/m và

liên kết với vật 1 nhờ lò so S2 có độ cứng 5200 N/m và giảm chấn k1 = 1300 Ns/m cho nên chuyển vị theo phương q2 của vật m2 từ vị trí 0 đến 1.4 lớn hơn khoảng cách vật m1 => do m2 khối lượng lớn và chịu lực kéo của trọng lực P2 và khối lượng vật m3.

 Vật m3 có khối lượng 300kg được treo trên vật m2 nhờ lo xo S3 có độ cứng 4500N/m và chịu lực F(t) và trọng lực P3 kéo xuống theo phương q3 nên chuyển vị của vật m3 là lớn gấp đôi khoảng cách vât m2 ( từ 0 đến 3) do chịu 2 lực tác dụng lên vật m3

+ Vận tốc

 Dựa vào khoảng cách chuyển vị của vật 1, vật 2 và vật 3 ta thấy rằng vật bị có khối lượng lớn và bị nhiều lực tác dụng lên thì khoảng cách chuyển vị lớn => vận tốc lớn ( vận tốc q3 > q2 > q1)

+ Gia tốc

 Gia tốc và vận tốc tỷ lệ thuận với nhau => vận tốc càng lớn => gia tốc càng lớn và ngược lại (a3 > a2 > a1).

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bài giảng Động lực học máy – ThS Nguyễn Văn Dũng 2. Động lực học máy – GS. Đỗ Sanh – NXB Khoa học kỹ thuật 3. Thông tin trên internet và môn học Dao động kỹ thuật.

4. Trang Youtube Matlab Simulink.

</div>